KR20210011061A - 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치 및 방법들 - Google Patents

증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치 및 방법들 Download PDF

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로이 샤비브
필립 스타우트
조셉 엠. 래니쉬
프라샨스 코스너
사티쉬 라다크리슈난
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 실시예들에서, 이 장치는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며, 여기서 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접하며, 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고, 하나 이상의 도관들은 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며, 개방 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고, 폐쇄 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 증착 챔버 내로 프로세스 재료의 흐름을 안내한다.

Description

증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치 및 방법들
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 장비에 관한 것이다. 본 개시내용은 보다 구체적으로는, 예를 들어 반도체 디바이스 제조 장비에서 반응 챔버에 기화된 반응물들을 공급하기 위한 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] CIS(CMOS Image Sensors) 및 다른 광학 디바이스들과 같은 반도체 디바이스들을 만드는 데 있어 유기 기상 증착이 점점 더 적절해지고 있다. 그러나 발명자들은, 무엇보다도 캐리어 가스의 사용을 막는 순도 및/또는 오염 문제들로 인해, 증착 프로세스에서 가공물 상에 유기 재료를 증착하는 것은 문제가 있음을 관찰하였다.
[0003] 또한, 발명자들은 유기 기상 증착 동안 프로세스 조건들을 유지하는 것이 어렵고 여러 가지 이유들로 문제가 될 수 있음을 관찰하였다. 예를 들어, 웨이퍼 스루풋 및 교체 빈도의 증가는 시스템을 복잡하게 한다. 또한, 응축될 수 있는 라인 시스템의 잔류 전구체로 인해 전구체 차단이 문제가 될 수 있다. 잔류 전구체 증기가 또한 지속적으로 챔버에 유입되어, 전구체의 과잉 유입을 야기할 수 있다. 결과적으로, 프로세스 챔버의 내부와 장치 및 웨이퍼의 다른 부분들이 바람직하지 않게 코팅되어 전구체의 소비 효율을 낮출 수 있다. 코팅은 이후 웨이퍼 및 장치의 다른 부분들을 오염시킬 수 있는 큰 입자들로 벗겨질 수 있다. 더욱이, 전구체 소스의 열 제어가 문제가 될 수 있으며 전달 라인에서 낭비되는 증기의 원인이 될 수 있다.
[0004] 따라서 발명자들은 유기 기상 증착 시스템과 같은 증착 시스템으로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 개선된 전구체 전달 시스템, 장치 및 방법을 제공하여, 시스템 내에서 도금 또는 입자 형성의 가능성을 줄일 뿐만 아니라 증착률, 소비 효율 및 전구체 재료의 균일한 전달을 증가시켰다.
[0005] 본 명세서에서는 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 일부 실시예들에서, 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치는: 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며, 여기서 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플(ampoule), 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접하며, 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고, 하나 이상의 도관들은 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며, 개방 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고, 폐쇄 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버 내로 프로세스 재료의 흐름을 안내(direct)한다.
[0006] 일부 실시예들에서, 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법은: 하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계 ― 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접함 ―; 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계 ― 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결됨 ―; 및 하나 이상의 승화기들로부터 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함한다.
[0007] 일부 실시예들에서는, 실행될 때, 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법을 야기하는 명령들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공되며, 이 방법은: 하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계 ― 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접함 ―; 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계 ― 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결됨 ―; 및 하나 이상의 승화기들로부터 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 다른 그리고 추가 실시예들이 아래에 설명된다.
[0009] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 보다 상세하게 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 증착 시스템의 개략적인 측면도를 예시한다.
[0011] 도 2는 도 1의 증착 시스템의 일부의 개략적인 측면도를 예시하며, 여기서는 가열 시스템 및 가스 전달 시스템을 포함하는 전구체 전달 시스템이 확대도로 도시된다.
[0012] 도 3은 본 개시내용에 따른 하나의 샤워 헤드 어셈블리 실시예의 개략적인 측면도를 예시한다.
[0013] 도 4는 도 3의 샤워 헤드 어셈블리의 일부의 개략적인 측면도를 예시한다.
[0014] 도 5는 본 개시내용의 시스템에 사용하기에 적합한 가열 장치의 개략적인 측면도를 예시한다.
[0015] 도 6은 본 개시내용에 따라 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법을 예시한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 가리키는 데, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며, 명확하게 하기 위해 단순화될 수 있다. 한 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다.
[0017] 본 명세서에서는 기판을 처리하고 그리고/또는 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치 및 방법들이 제공된다. 실시예들에서, 본 개시내용은 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는: 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며, 여기서 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접하며, 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고, 하나 이상의 도관들은 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며, 개방 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고, 폐쇄 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버 내로 프로세스 재료의 흐름을 안내한다. 실시예들에서, 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 유동 경로를 형성하고, 하나 이상의 도관들은 프로세스 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 전달 라인들에 연결된다.
[0018] 발명자들은 가열된 전구체 전달 시스템들이 프로세스 챔버 내부의 어떠한 응축 문제들도 피하도록 전구체들과 같은 하나 이상의 프로세스 재료들을 프로세스 챔버로부터 멀리 안내할 하나 이상의 상류 도관들을 필요로 함을 관찰하였다. 또한, 발명자들은 증착 시스템의 복잡성을 절충하거나 과도하게 추가하지 않으면서 제어 방식으로 증착 시스템으로 전구체 재료와 같은 프로세스 재료의 효율적인 전달을 제공함으로써 본 개시내용의 장치 및 방법들이 유리하다는 것을 확인하였다. 또한, 발명자들은 본 개시내용의 장치 및 방법들이 균일한 전달, 전구체 재료의 개선된 소비 효율 및 웨이퍼 처리 시스템의 효율적인 스루풋을 제공하는 데 유리하다는 것을 확인하였다. 더욱이, 본 개시내용의 장치는 전구체 재료와 같은 프로세스 재료의 가열을 개선하여 장치 내의 프로세스 재료의 흐름을 개선한다. 또한, 본 개시내용의 장치는 전달 시스템을 빠져나가기 전에 2개 이상의 인접한 프로세스 재료들 간의 열 혼선(thermal cross-talk)을 방지하도록 구성된 샤워 헤드 및/또는 전달 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세스 재료의 2개 이상의 전구체 종들 또는 샘플들은 샤워 헤드를 빠져나가 기판 상에 응축되기 전에 동일한 또는 서로 다른 온도들에서 열 격리 상태로 장치를 통해 개별적으로 처리될 수 있다. 프로세스가 기판 또는 가공물 상에 성장 또는 응축된 유기 박막들과 관련하여 설명될 수 있지만, 본 개시내용의 프로세스는 임의의 CVD, 금속 유기 화학 기상 증착, 금속 유기 기상 에피택시 또는 박막 증착 프로세스에 적용될 수 있으며, 여기서는 결과적인 막을 개선하고 시스템의 오염 레벨들을 낮추도록 프로세스 재료의 통제되고 반복 가능한 전달을 유지하는 것이 바람직하다.
[0019] 이제 도 1을 참조하면, 증착 챔버(110) 내에서 기판(116)과 같은 기판을 처리하는 것과 관련된 증착 시스템(100)이 도시된다. 실시예들에서, 증착 챔버(110)는 본 개시내용에 따라 유기 전구체 증착과 같은 프로세스 재료 증착을 수행하도록 구성된, 캘리포니아 산타 클라라 소재의 Applied Materials, Inc.에 의해 제조된 CVD 챔버일 수 있다. 본 개시내용에 따른 사용에 적합한 또는 이러한 사용을 위해 구성된 하나의 비제한적인 시스템은 캘리포니아 산타 클라라 소재의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ENDURA® 라인의 처리 시스템들이다. 반응 전구체들 및 첨가제들의 층들과 같은 층들을 생성하기 위해 다른 시스템들도 또한 사용될 수 있다. 그러나 프로세스 재료의 흐름을 제어하는 장치 및 방법은 다른 제조업체들에 의해 생산된 시스템들을 포함하는 다른 시스템 구성들에서 유용성을 가질 수 있기 때문에, ALD(atomic layer deposition) 또는 스핀-온 프로세스들을 포함하는 다른 장치 및 방법들이 본 개시내용의 장치 및 방법들을 포함하도록 구성될 수 있다.
[0020] 실시예들에서, 본 개시내용의 방법들에 따라 처리될 기판(116)은 반도체 기판, 유리 기판, 웨이퍼 또는 가공물일 수 있고, 그 위에 형성된 층들, 이를테면 유전체 층들(예컨대, SiO2) 및 장벽 층들(예컨대, 티타늄, 티타늄 질화물 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(116)은 실리콘, 갈륨 비소, 갈륨 질화물, 또는 이들의 조합들 등을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 기판(116)은 50마이크로미터 내지 1.5밀리미터의 두께를 갖는다.
[0021] 실시예들에서, 유기 층과 같은 (도시되지 않은) 층이 증착 프로세스 또는 이것의 파생물들에 의해 기판(116) 상에 형성되거나 응축되거나 증착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 층은 하나 이상의 프로세스 재료들로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 본 개시내용의 장치 및 방법들에 사용하기에 적합한 프로세스 재료들은 기판 상에서의 승화 및 후속 응축에 적합한 임의의 재료를 포함한다. 예를 들어, 적합한 프로세스 재료들은 가열되고, 승화되고, 기판 또는 가공물로 유동하여 기판 또는 가공물 상에 응축되고 층을 형성할 수 있는 고체 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료들은 예를 들어, 유기 분자의 탄소 원자와 알칼리, 알칼리 토류 및 전이 금속들과 같은 금속 또는 붕소, 실리콘 및 주석과 같은 준금속들 간의 화학 결합을 함유하는 유기 금속성 화합물들, 유도체들 또는 이들의 전구체들의 유기 증기들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료들은 금속 알킬들 및 금속 카르보닐들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료들은 금속 알콕시드들 또는 금속-β-디케토네이트들과 같은 금속-산소 결합들 또는 금속 알킬아미드들과 같은 금속-질소 결합들을 포함하는 전구체들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료 전구체들은 트리메틸아민 알란과 같은 금속 수소화물들을 포함한다.
[0022] 일부 실시예들에서, 기판(116) 상의 응축에 적합한 조건들 하에서 하나 이상의 승화 또는 증발된 유기 프로세스 재료들로 기판(116) 상에 (도시되지 않은) 층이 형성될 수 있다. 실시예들에서, 고체 형태의 하나 이상의 프로세스 재료들은 증기 형태로 가열되고, 기판(116) 상에서 냉각 또는 응축되는 것이 가능해진다. 일부 실시예들에서, 금속 질화물 프로세스 재료들의 비제한적인 예들은 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 질화물(AlN) 및 인듐 질화물(InN)을 포함한다. 일부 실시예들에서, AlGaN 및/또는 InGaN과 같은 다수의 금속들이 본 개시내용의 프로세스 재료들로서 적합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료들은 99%를 초과하는 순도, 이를테면 99.55, 99.9% 및 그 초과의 순도를 갖는다. 추가로, 일부 실시예들에서, 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg)과 같은 도펀트들이 프로세스 재료들 및 증착된 층 또는 막에 첨가될 수 있다. 실시예들에서, 기판(116) 상에 형성된 막들은 증착 프로세스 동안 소량의 도펀트 가스들을 첨가함으로써 선택적으로 도핑될 수 있다. 실리콘 도핑의 경우에는, 예를 들어 실란(SiH4) 또는 디실란(Si2H6) 가스들이 사용될 수 있고, 마그네슘 도핑의 경우, 도펀트 가스는 비스(시클로펜타디에닐) 마그네슘(Cp2Mg 또는 (C5H5)2Mg)을 포함할 수 있다.
[0023] 일부 실시예들에서, 적절한 프로세스 재료들은 또한 트리메틸 갈륨("TMG"), 트리메틸 알루미늄("TMAI") 및/또는 트리메틸 인듐("TMI")과 같은 금속 유기(MO: metal organic) 전구체를 포함하는 Ⅲ족 전구체들과 같은 전구체들을 포함할 수 있지만, 다른 적절한 MO 전구체들이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적절한 프로세스 재료들은 질소 전구체, 예컨대 암모니아(NH3)와 같은 V족 전구체를 포함한다. 일 실시예에서, 적절한 프로세스 재료들은 TMG와 같은 단일 MO 전구체를 포함할 수 있으며, 아래에서 추가로 설명되는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118) 또는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)로 전달될 수 있다. 다른 실시예에서, 적절한 프로세스 재료들은 TMG 및 TMI와 같은 2개 이상의 MO 전구체들을 포함하며, 이들은 혼합되어 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118) 또는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)에 전달될 수 있다. 실시예들에서, 적절한 프로세스 재료들은 본 명세서에서 이전에 언급한 Ⅲ족 전구체들과 같은 전구체들을 포함하지만, 다른 Ⅲ족 전구체들이 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 프로세스 재료로서 사용하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, M이 Ⅲ족 원소(예컨대, 갈륨, 알루미늄 또는 인듐)이고 X가 Ⅶ족 원소(예컨대, 브롬, 염소 또는 요오드)인 일반식 MX3를 갖는 전구체들(예컨대, GaCl3)이 또한 사용될 수 있다. (아래에 추가 설명되는) 가스 전달 시스템(150)의 컴포넌트들은 MX3 전구체들을 샤워 헤드 어셈블리(112) 및 샤워 헤드 어셈블리(112)와 유체 연통하는 기판(116)에 전달하도록 적합하게 구성될 수 있다.
[0024] 일부 실시예들에서, 본 개시내용에 따라 처리하기 위한 다른 적절한 프로세스 재료들은 기판(116) 상에 벌크 이질 접합 층들을 형성하기에 적합한 재료들을 포함한다. 실시예들에서, 2개 이상의 프로세스 재료들의 (고체 전구체(들)의 경우) 동시 증발 또는 동시 승화가 수행되어 기판(116) 상에 층을 생성할 수 있다. 실시예들에서, 제1 녹색 벌크 이질 접합 전구체 프로세스 재료 및 제2 녹색 벌크 이질 접합 전구체 프로세스 재료를 포함하는 동시 증착된 이질 접합들은 본 개시내용의 장치 및 방법들에 적절한 프로세스 재료들일 수 있다.
[0025] 실시예들에서, 프로세스 재료들은 기판(116) 상에 층을 형성하기에 충분한 양으로 제공된다. 실시예들에서, 프로세스 재료들은 미리 결정된 두께를 갖는 층을 기판(116) 상에 형성하기에 충분한 양으로 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료들은 약 50나노미터 내지 1밀리미터, 100나노미터 내지 350나노미터, 또는 150나노미터 내지 300나노미터의 두께를 갖는 층과 같은 층을 기판(116) 상에 형성하기에 충분한 양으로 기판(116)의 주 표면 상에 응축된다.
[0026] 다시 도 1을 참조하면, 증착 챔버(110) 및 전구체 전달 시스템(120)을 포함하는 증착 시스템(100)이 도시된다. 실시예들에서, 증착 시스템(100)은 전구체 전달 시스템(120)의 하류에 증착 챔버(110)를 포함한다. 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142') 및 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142')의 처리 재료가 승화되고 이어서 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')을 통해 증착 챔버(110)로 전달될 수 있도록 증착 시스템(100)의 컴포넌트들이 연결되고 연통한다. 실시예들에서, 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142'), 가스 전달 시스템들(150, 150') 및 증착 챔버(110)는 유체 연통할 수 있다.
[0027] 일부 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 동일한 또는 서로 다른 프로세스 재료들의 하나 이상의(여러 개의) 샘플들을 수용하도록 구성된 가스 전달 시스템들(150, 150')과 같은 2개 이상의(예컨대, 여러 개의) 가스 전달 시스템들 및 가열 시스템들(142, 142')과 같은 2개 이상의(예컨대, 여러 개의) 가열 시스템들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 2개 이상의 가열 시스템들(142, 142') 및 2개 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')의 포함은 프로세스 재료 샘플(들)이 전구체 전달 시스템(120)을 통해 증착 챔버(110)로 전달될 때 하나 이상의 프로세스 재료 샘플들을 분리하도록 전구체 전달 시스템(120)을 구성한다. 예를 들어, 하나 이상의 샘플들이 열적으로 분리될 수 있어 프로세스 재료 샘플들이 서로 다른 온도들로 유지된다. 실시예들에서, 제1 프로세스 재료는 제1 온도에서 전구체 전달 시스템(120)을 통과할 수 있고, 제2 프로세스 재료는 제1 또는 제2 온도에서 전구체 전달 시스템(120)을 통과할 수 있다. 실시예들에서, 제1 프로세스 재료의 온도는 제2 프로세스 재료의 온도에 영향을 주지 않을 것이다. 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 증착 챔버(110)에서 빠져나가기 전에 전구체 전달 시스템(120)을 통과하는 프로세스 재료들의 2개 이상의 샘플들 간의 열 혼선을 방지하도록 구성될 수 있다. 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 증착 챔버(110)에서 빠져나가기 전에 2개 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')을 통과하는 프로세스 재료들의 2개 이상의 샘플들 간의 열 혼선을 방지하도록 구성될 수 있다.
[0028] 일부 실시예들에서, 증착 시스템(100)은 증착 시스템(100)에서 미리 결정된 프로세스들(예컨대, 막들의 증착)을 실행하고 모니터링하는 데 사용되는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 일반적으로 증착 시스템(100)의 다양한 서브시스템들(예컨대, 진공 및 배기 서브시스템들 등) 및 디바이스들(예컨대, 전원 공급 장치들, 프로세스 제어 기기들 등)을 포함한다. 실시예들에서, 증착 시스템은, 시스템의 압력을 제어하고 증착 시스템(100)을 진공 조건들로 가져오거나 유지하기 위해 제1 펌프(180), 제2 펌프(181), 스로틀 밸브(184) 및 압력 밸브(183)를 포함한다. 실시예들에서, 스로틀 밸브(184)가 열려, 증착 시스템(100)에서 낮은(760 내지 25Torr), 중간(25 내지 1 × 10-3Torr) 또는 높은 진공(1 × 10-3 내지 1 × 10-9) 조건들을 달성하도록 제1 펌프(180) 및 제2 펌프(181)가 펌핑할 수 있다. 실시예들에서, 진공 조건들은 프로세스 재료의 증기압에 따라 선택되고 변경될 수 있다. 원하는 대로 진공 조건들을 제거하도록 압력 밸브(183)가 포함될 수 있다. 실시예들에서, 증착 챔버(110)는 증착 챔버(110) 하류에 배기 경로(191)를 포함하거나 그와 유체 연통한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배기 경로(191)는 제1 배기 유동 경로(193) 및 제2 배기 유동 경로(194)로 분할된다. 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로(193)는 압력 밸브(183)를 포함하고, 제2 배기 유동 경로(194)는 스로틀 밸브(184)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 도관들(200, 200')은 스로틀 밸브(184) 하류의 제1 접합부(199)에서 제2 배기 유동 경로(194)로 흐른다. 실시예들에서, 제1 펌프(180)는 제1 접합부(199)의 하류에 있다. 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로(193) 및 제2 배기 유동 경로(194)는 압력 밸브(183) 및 제1 펌프(180) 하류의 제2 접합부(176)에서 합쳐진다. 실시예들에서, 제2 펌프(181)는 제2 접합부(176)의 하류에 있다.
[0029] 실시예들에서, 증착 시스템(100)은 전구체 전달 시스템(120)을 통해 증착 챔버(110)로 프로세스 재료의 흐름을 가능하게 하기 위해 진공 조건들 하에서 동작하도록 구성된다. 실시예들에서, 진공 조건들의 품질은 가열 시스템들(142, 142')에서 가장 낮고, 가스 전달 시스템들(150, 150')에서 더 높고, 증착 챔버(110)에서 가장 높다. 실시예들에서, 가열 시스템들(142, 142')이 증착 챔버(110)보다 더 높은 압력에 있는 가스 전달 시스템들(150, 150')보다 더 높은 압력에 있는 시스템에서 압력 구배가 형성된다. 실시예들에서, 압력 구배 또는 진공 조건들은 증기 또는 가스 형태로 승화된 프로세스 재료의 흐름을 고압 영역에서 저압 영역으로 또는 낮은 진공 품질에서 높은 진공 품질로 안내한다. 실시예들에서, 압력 구배 및 진공 조건들은 프로세스 재료의 흐름을 가열 시스템(142, 142')으로부터 가스 전달 시스템들(150, 150')을 통해 증착 챔버(110) 내로 안내한다. 예를 들어, 실시예들에서 시스템의 대략적인 압력은 대략, 예컨대 프로세스 재료 소스 근처의 가열 시스템들(142, 142')에서 5 × 10-5Torr와 같은 진공 조건, (도 2에서 화살표(223)에 인접한) 샤워 헤드 장치에 대한 유입구에서 약 2 × 10-5Torr 및 증착 챔버(110)에서 약 1 × 10-7Torr와 같은 진공 조건들을 포함할 수 있다.
[0030] 실시예들에서, 증착 시스템(100)은 고온 조건들에서, 이를테면 약 300℃ 내지 550℃, 또는 400℃ 이상, 또는 500℃ 이상에서 동작하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 증착 시스템(100) 및 그 컴포넌트들은 스테인리스 강과 같은, 고온 동작에 적합한 재료로 만들어진다. 일부 실시예들에서, 동작 중에 가스 전달 시스템(150)은 프로세스 재료의 승화 온도 또는 가열 시스템(142)의 온도보다 약 20℃ 내지 40℃ 높은 온도를 가질 것이다.
[0031] 다시 도 1을 참조하면, 증착 챔버(110), 하나 이상의 측면들(111), 바닥(128) 및 덮개(130)를 포함하는 증착 시스템(100)이 도시된다. 샤워 헤드 어셈블리(112), 웨이퍼 지지부(114), 기판(116)이 또한 증착 챔버(110) 내에 배치된다. 실시예들에서, 증착 챔버(110)는 진공 증착 챔버이다. 실시예들에서, 웨이퍼 지지부(114)는 본 개시내용에 따라 기판(116) 상에 층을 형성하는 동안 기판(116)을 회전시키도록 구성된다. 실시예들에서, 증착 챔버(110)는 본 개시내용에 따라 기판(116) 상에 층을 형성하는 동안 기판(116)을 회전시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 증착 챔버(110)는 온도에 의해 조정될 수 있는 증착률을 제어하기 위해 QCM 또는 유사한 디바이스를 포함한다. 증착 챔버(110)의 기판에 인접하고 그와 연통하게 센서(144)(예컨대, 수정 진동자 미세 저울)가 선택적으로 배치될 수 있다. 센서(144)는 기판(116)에 열을 가하기 위해 온도 제어기와 같은 제어기(147)와 연통할 수 있다.
[0032] 계속 도 1을 참조하면, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)를 갖는 샤워 헤드 어셈블리(112)가 도시된다. 그러나 샤워 헤드 어셈블리(112)는, 샤워 헤드 어셈블리(112)를 빠져나가 기판(116) 상에 응축되기 전에 2개 이상의 인접한 프로세스 재료들 간의 열 혼선을 방지하도록 구성된 임의의 샤워 헤드일 수 있다. 예를 들어, 샤워 헤드 어셈블리(112)는 프로세스 재료의 2개 이상의 종들 또는 샘플들을, 샤워 헤드 어셈블리(112)를 빠져나가기 전에 동일한 또는 서로 다른 온도들에서 열 격리 상태로 샤워 헤드 어셈블리(112)를 통해 개별적으로 유동시키도록 구성될 수 있어, 제1 프로세스 재료의 온도가 제2 프로세스 재료의 온도에 영향을 주지 않고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 일부 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(112)는 내부에 하나 이상의 프로세스 재료(들)를 응축시키지 않고 증착 챔버(110)로 프로세스 재료를 전달하도록 구성될 수 있다.
[0033] 도 1을 참조하면, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)로부터 열 정보를 획득하여 제1 온도 제어기(124)에 피드백을 시그널링하거나 전달하거나 제공하기에 적합한 열전쌍, 고온계 또는 저항성 열 디바이스일 수 있는 제1 온도 센서(141)에 연결된 것으로 도시된다. 제1 온도 제어기(124)는, 제1 온도 센서(141)로부터 입력을 수신하고 제1 가열 엘리먼트(125)의 열을 제어, 조정 또는 설정하기에 적합하고 그렇게 하도록 구성된 임의의 적절한 온도 제어기일 수 있다. 제1 가열 엘리먼트(125)는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)에 열을 가한다. 따라서 제1 가열 엘리먼트(125)는 미리 결정된 온도, 또는 프로세스 재료가 증착 챔버(110) 및 프로세스 볼륨(171)을 향해 그 안으로 이동할 때의 제1 설정 온도와 같은 제1 온도로 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)를 통과하는 앞서 설명한 전구체들을 포함하는 제1 프로세스 재료에 열을 가한다.
[0034] 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)로부터 열 정보를 획득하여 제2 온도 제어기(126)에 피드백을 시그널링하거나 전달하거나 제공하기에 적합한 열전쌍, 고온계 또는 저항성 열 디바이스일 수 있는 제2 온도 센서(143)에 연결된 것으로 도시된다. 제2 온도 제어기(126)는, 제2 온도 센서(143)로부터 입력을 수신하고 제2 가열 엘리먼트(127)의 열을 제어, 조정 또는 설정하기에 적합하고 그렇게 하도록 구성된 임의의 적절한 온도 제어기일 수 있다. 제2 가열 엘리먼트(127)는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)에 열을 가하고, 따라서 제2 미리 결정된 온도, 또는 제2 프로세스 재료가 증착 챔버(110)를 향해 그 안으로 이동할 때의 제2 설정 온도와 같은 제2 온도로 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)를 통과하는 제2 프로세스 재료에 또한 열을 가할 수 있다. 실시예들에서, 제1 온도 제어기(124) 및 제2 온도 제어기(126)는 동일한 또는 서로 다른 온도에서 제1 가열 엘리먼트(125) 및 제2 가열 엘리먼트(127)의 열을 제어, 조정 또는 설정하도록 구성될 수 있으며, 이들은 또한 동일한 또는 서로 다른 온도에서 제1 프로세스 재료 및 제2 프로세스 재료의 열을 제어, 조정 또는 설정할 수 있다. 실시예들에서, 제1 온도 제어기(124) 및 제2 온도 제어기(126)는 서로 다른 온도들에서 제1 가열 엘리먼트(125) 및 제2 가열 엘리먼트(127)의 열을 제어, 조정 또는 설정하도록 구성될 수 있으며, 이들은 또한 동일한 또는 서로 다른 온도에서 제1 프로세스 재료 및 제2 프로세스 재료의 열을 제어, 조정 또는 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)는 서로 다른 온도들로 가열될 수 있어, 내부의 프로세스 재료도 또한 이들이 기판(116) 상에 증착을 위해 프로세스 볼륨(171)으로 전달될 때까지 서로 다른 온도들로 가열될 수 있고 서로 다른 온도들로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)를 통과하는 제1 프로세스 재료 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)를 통과하는 제2 프로세스 재료는 예를 들어, 제1 프로세스 재료와 제2 프로세스 재료 간의 270℃ 내지 550℃의 차이와 같이 서로에 대해 열 격리 상태로 유지될 수 있다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(112)는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)의 온도가 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)의 프로세스 재료의 온도에 영향을 주는 것을 방지하도록 구성된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(112)는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)의 온도가 제1 샤워 헤드 컴포넌트(118)의 프로세스 재료의 온도에 영향을 주는 것을 방지하도록 구성된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(112)는 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150)로부터 샤워 헤드 어셈블리(112)로 들어가는 서로 다른 프로세스 재료들의 응축을 방지하도록 구성된다.
[0035] 계속 도 1을 참조하면, 하나 이상의 가열 시스템들(142) 및 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150)을 포함하는 전구체 전달 시스템(120)이 도시된다. 가열 시스템(142) 및 가스 전달 시스템(150)을 포함하는 전구체 전달 시스템(120)은 기판(116) 상에 증착할 하나 이상의 유기 전구체들과 같은 하나 이상의 프로세스 재료들을 가열하여 증착 챔버(110)에 공급하도록 구성된다. 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 통제된 조건들 하에서 기판(116) 상에 증착할 제1 프로세스 재료 및 제2 프로세스 재료를 증착 챔버(110)에 제공하기에 적합하다. 예를 들어, 전구체 전달 시스템(120)은 하나 이상의 온도들, 압력들 또는 농도들로 기판(116) 상에 증착할 제1 프로세스 재료 및 제2 프로세스 재료를 증착 챔버(110)에 제공하기에 적합하다. 하나 이상의 가열 시스템들(142) 및 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150)이 다시 도 2에 도시되고 아래에 상세히 설명된다. 실시예들에서, 전구체 전달 시스템(120)은 제1 프로세스 재료의 온도가 제2 프로세스 재료의 온도에 영향을 주지 않고 마찬가지로, 제2 프로세스 재료의 온도가 제1 프로세스 재료의 온도에 영향을 주지 않도록, 열 격리 상태로 증착 챔버(110)의 샤워 헤드 어셈블리(112)에 제1 프로세스 재료 및 제2 프로세스 재료를 제공하기에 적합하다.
[0036] 이제 도 2를 참조하면, 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')로의 전달 및 프로세스 재료 가열을 위한 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142')을 포함하는 전구체 전달 시스템(120)이 도시된다. 실시예들에서는, 하나 이상의 승화기들(146, 146')에 결합된 제1 열원(160, 160') 및 제2 열원(162, 162')과 같은 2개 이상의 열원들을 포함하는 가열 시스템들(142, 142')과 같은 가열 시스템이 도시된다. 실시예들에서는, 증착 챔버(110)(도 1)에서 기판(116) 상에 응축되기에 적합한 소스 재료와 같은 프로세스 재료를 함유하기 위한 앰플(166, 166') 및 가열 재킷(164, 164')을 포함하는 하나 이상의 승화기들(146, 146')이 도시된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 승화기들(146, 146')은 제1 열원(160, 160') 및 제2 열원(162, 162')과 같은 2개 이상의 열원들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 승화기들(146, 146')은 제1 열원(160, 160') 및 제2 열원(162, 162')을 포함하며, 여기서 제1 열원(160, 160')은 프로세스 재료를 프로세스 재료의 끓는점 또는 승화 온도 근처의 제1 온도(T1)로 가열하기에 적합하고, 제2 열원(162, 162')은 프로세스 재료를 제1 온도(T1)에서 프로세스 재료의 끓는점 또는 승화 온도 이상의 제2 온도(T2)까지 가열하기에 적합하다. 실시예들에서, 하나 이상의 승화기들(146, 146')은 다중 구역 히터를 포함한다.
[0037] 일부 실시예들에서, 제1 열원(160)과 같은 하나 이상의 제1 열원들은 앰플(166)과 같은 앰플 가까이에 배치된 하나 이상의 복사 히터들, 또는 가열 재킷(164, 164')의 형태로 앰플(166)과 같은 앰플을 둘러싸는 히터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 열원(160, 160')은 제1 열원(160, 160')에서 앰플(166, 166')로 열을 전달하기에 적합한 임의의 재료로 제작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 제1 열원(160, 160')은 실리콘 탄화물(SiC)로 제작될 수 있는 복사 히터들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 열원(160, 160')과 같은 하나 이상의 열원들의 온도는 가열 시스템들(142, 142')에 배치된 온도 센서(172, 172') 또는 모니터링 디바이스(예컨대, 고온계)에 의해 모니터링될 수 있다. 온도 센서(172, 172')는 온도 정보를 제3 온도 제어기(170, 170')에 시그널링 또는 전달하도록 구성된 임의의 온도 센서일 수 있다. 제3 온도 제어기(170, 170')는 온도 센서(172, 172')로부터 입력을 수신하고 제1 열원(160, 160')의 열을 제어, 조정 또는 설정하기에 적합하고 그렇게 하도록 구성된 임의의 적절한 온도 제어기일 수 있다. 실시예들에서, 제1 열원(160, 160')과 같은 열원은 가열 재킷(164, 164')에 열을 가하고, 따라서 앰플(166, 166') 내에 배치된 프로세스 재료에도 또한 열을 가할 수 있다. 실시예들에서, 제1 열원(160, 160')은 앰플(166, 166') 및 그 내용물들을 250℃ 내지 350℃ 크기의 온도로 가열하기에 적합하다. 실시예들에서, 제2 열원(162, 162')은 앰플(166, 166') 및 그 내용물들을 350℃ 내지 550℃ 크기의 온도로 가열하기에 적합하다.
[0038] 계속 도 2를 참조하면, 제1 열원(160, 160')의 열을 제어하기 위한 제3 온도 제어기(170, 170')와 같은 온도 제어기를 포함하는 하나 이상의 승화기들(146, 146')이 도시된다. 제1 열원(160, 160')은 하나 이상의 승화기들(146, 146') 내의 프로세스 재료의 온도를 설정 온도로 조정 또는 유지한다. 제3 온도 제어기(170, 170')는 제3 온도 센서와 같은 온도 센서(172, 172')에 연결된 것으로 도시된다. 실시예들에서, 온도 센서(172, 172')는 하나 이상의 승화기들(146, 146') 내를 통과하는 프로세스 재료의 온도를 측정하고 제3 온도 제어기(170, 170')와 통신함으로써 그 온도의 조정을 가능하게 하는 데 적합하다.
[0039] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142')은 하나 이상의 승화기들(146, 146')에 결합된 제1 열원(160, 160') 및 제2 열원(162, 162')과 같은 2개 이상의 열원들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 승화기들(146, 146')은 제1 열원(160, 160') 및 제2 열원(162, 162')을 포함하며, 여기서 제1 열원(160, 160')은 프로세스 재료를 프로세스 재료의 끓는점 또는 승화 온도 근처의 제1 온도로 가열하기에 적합하고, 제2 열원(162, 162')은 프로세스 재료를 제1 온도에서 프로세스 재료의 끓는점 또는 승화 온도 이상의 제2 온도까지 가열하기에 적합하다.
[0040] 일부 실시예들에서, 제2 열원(162, 162')은 하나 이상의 승화기들(146, 146')과 접촉하거나 그에 인접한 하나 이상의 가열 램프들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 램프들과 같은 하나 이상의 제2 열원(162, 162')은 가스 전달 시스템(150, 150')에서 튜브로 구성된 전달 라인(190, 190')에 인접하며 그와 연통하게 배치된 센서(185, 185')(예컨대, 수정 진동자 미세 저울) 또는 온도 모니터링 디바이스에 의해 모니터링될 수 있다. 온도 모니터링 디바이스는 또한 앰플(166, 166')에 대한 열 인가를 위해 램프 제어기와 같은 제4 온도 제어기(175, 175')에 시그널링하기에 적합할 수 있다. 실시예들에서, 센서(185, 185')는 또한 가스 전달 시스템(150, 150')에 들어가는 승화된 증기 재료의 농도를 제어 또는 설정하는 데 사용될 수 있다.
[0041] 일부 실시예들에서, 제2 열원(162, 162')은 예를 들어, 앰플(166, 166') 전반에 걸쳐 또는 그에 인접한 (도 2에 도시되지 않은) 동심원들 또는 구역들에 배열된 복수의 램프들을 포함할 수 있으며, 각각의 램프 구역은 개별적으로 전원이 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(185, 185')와 같은 하나 이상의 온도 센서들은 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142') 및 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')과 연통하게 전구체 전달 시스템(120) 내에 배치될 수 있다. 센서(185, 185')는 프로세스 재료 및 반응성 가스 온도들을 모니터링하도록 구성된다. 실시예들에서, 센서(185, 185')는 앰플(166, 166) 전반에 걸쳐 미리 결정된 온도 프로파일을 유지하도록 개별 램프 구역들에 대한 전력을 조정할 수 있는 제4 온도 제어기(175, 175')에 온도 데이터 또는 정보를 전달하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 개별 램프 구역들에 대한 전력은 전구체 흐름 또는 전구체 농도 불균일성을 보상하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 앰플(166, 166')의 상단에 인접한 외부 램프 구역 근처의 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')에서 전구체 농도가 낮다면, 외부 램프 구역에 대한 전력은 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')에서 프로세스 재료 또는 전구체 고갈을 보상하는 데 도움이 되도록 조정될 수 있다. 실시예들에서, 램프들은 프로세스 재료들을 약 400℃ 내지 약 1200℃의 온도로 가열할 수 있다. 본 개시내용은 램프들의 어레이들의 사용으로 제한되지는 않는다. 적절한 온도가 앰플(166, 166') 및 그 안의 프로세스 재료들에 적절하게 적용됨을 보장하도록 임의의 적절한 열원이 이용될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 열원은 앰플(166, 166')과 열 접촉하는 (도시되지 않은) 저항성 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0042] 실시예들에서, 제2 열원(162, 162')은 2개 이상의 가열 램프들을 포함할 수 있다. 가열 램프들은 하나 이상의 앰플들(166, 166')을 원하는 온도로 가열하기에 적합한 임의의 타입의 가열 램프일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제2 열원(162, 162') 가열 램프들은 RTP(rapid thermal process) 챔버 또는 EPI(epitaxial) 챔버에서 이용되는 램프들과 유사할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 가열 램프들은 (예컨대, RTP 프로세스 챔버 램프들과 같이) 최대 약 650W, 또는 일부 실시예들에서는 (예컨대, EPI 프로세스 챔버 램프들과 같이) 최대 약 2㎾의 용량을 가질 수 있다. 하나 이상의 앰플들(166)의 적절하고 효율적인 가열을 제공하기에 적합한 임의의 구성에서 임의의 수의 가열 램프들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 승화기(146, 146')당 1개 내지 3개의 가열 램프가 승화기(146) 주위에 배치될 수 있다. 대안으로 또는 조합하여, 저항성 히터들 또는 열 교환기들과 같은 다른 가열 메커니즘들이 이용될 수 있다. 실시예들에서, 가스 전달 시스템(150)에 인접한 프로세스 재료에 열이 가해져 가스 전달 시스템(150)으로의 프로세스 재료의 흐름을 가능하게 할 수 있게, 제2 열원(162)이 가스 전달 시스템(150)에 근접하게 포지셔닝될 수 있다. 도 2에서 전달 라인(190, 190') 및 도관들(200, 200')에 인접한 점선들로 도시된 바와 같이 가스 전달 라인들 및 도관들에 근접하게 추가 열원들이 포지셔닝될 수 있다.
[0043] 처리 중에, 제2 열원(162, 162')은 IR(infrared) 방사(즉, 열)의 소스들로서 램프들을 포함할 수 있고, 동작 시에 승화기에 걸쳐 미리 결정된 온도 분포를 생성할 수 있다. 앰플(166, 166')은 석영으로 형성될 수 있지만; 다른 IR 투명 및 프로세스 호환 재료들이 또한 이러한 컴포넌트들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열 램프들은 승화기의 상단면에 열 균일성을 제공하기 위한 다중 구역 램프 가열 장치의 일부일 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 가열 시스템들(142, 142')은 복수의 가열 구역들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 가열 구역은 복수의 램프들을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 램프들은 제1 가열 구역일 수 있고 하나 이상의 다른 램프들은 제2 가열 구역일 수 있다. 하나 이상의 승화기들(146)은 예를 들어, 능동 냉각 등에 의해 온도 제어되어 승화기의 열 제어 및/또는 그 안의 유기 전구체들과 같은 프로세스 재료에 대한 제어를 추가로 도울 수 있다.
[0044] 일부 실시예들에서, 가열 시스템(142)은 하나 이상의 승화기들(146)에 결합된 제1 열원(160) 및 제2 열원(162)과 같은 2개 이상의 열원들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 앰플의 개구, 이를테면 전달 라인과 앰플 사이의 개구에 인접한다. 실시예들에서, 제2 열원은 개구 위에 있으며 그에 인접한다. 실시예들에서, 제2 열원은 하나 이상의 IR(infrared) 방사 열원들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 열원은 프로세스 재료가 앰플에 존재할 때 프로세스 재료를 제1 온도로 가열하도록 구성되고, 제2 열원은 프로세스 재료를 제1 온도보다 더 높은 제2 온도로 가열하도록 구성된다.
[0045] 계속 도 2를 참조하면, 제2 열원(162, 162')의 열을 제어하기 위한 제4 온도 제어기(175, 175')를 포함하는 하나 이상의 승화기들(146)이 도시된다. 제2 열원(162)은 하나 이상의 승화기들(146) 내의 프로세스 재료의 온도를 설정 온도로 조정 또는 유지한다. 위에서 설명한 센서(185)에 연결된 제4 온도 제어기(175)가 도시된다. 열전쌍과 같은 제4 온도 제어기(175)는 하나 이상의 승화기들(146) 내를 통과하는 프로세스 재료의 온도를 조정 또는 설정하고 센서(185)와 통신함으로써 그 온도의 조정을 가능하게 하는 데 적합하다.
[0046] 계속 도 2를 참조하면, 제1 가스 전달 라인(132, 132')을 포함하는 하나 이상의 가스 전달 시스템들(150, 150')이 도시된다. 실시예들에서, 가스 전달 시스템(150)은 가열 시스템(142) 및 증착 챔버(110)(도 1)와 유체 연통하게 연결된다. 일반적으로, 유체 연통은 유체 연통하고 있는 2개 이상의 엘리먼트들이 연결을 통해 유체, 가스 또는 증기를 교환하여, 두 엘리먼트들 사이에서 유체, 가스 또는 증기가 흐르게 할 수 있는 구성을 의미할 수 있다. 예를 들어, 가열 시스템(142)에서 승화 또는 증발된 프로세스 재료는 전달 라인(190)을 통해 가스 전달 시스템(150)으로 그리고 프로세스 볼륨(171)(도 1)으로 흐를 수 있다. 실시예들에서, 가스 전달 시스템들(150)은 증착 챔버(110)와 유체 연통하여, 가열 시스템(142)에서 승화 또는 증발되는 진공 하의 처리 재료가 제1 승화기와 같은 승화기(146)로부터 가스 전달 시스템(150), 전달 라인(190), 샤워 헤드 어셈블리(112)를 통해 (도 1에 도시된) 프로세스 볼륨(171)으로 운반되거나 밀려나갈 수 있게 한다.
[0047] 도 2를 참조하면, 가스 전달 시스템들(150, 150')은 승화기(146, 146')로부터 증발 또는 승화된 프로세스 재료를 안내하고 분배하기 위한 제1 가스 전달 라인(132)과 같은 하나 이상의 제1 가스 전달 라인들(132, 132')을 포함한다. 실시예들에서, 제1 가스 전달 라인(132, 132')은 증발 또는 승화된 프로세스 재료를 승화기(146, 146')로부터 샤워 헤드 어셈블리(112)와 같은, 처리 챔버의 배출구로 안내할 수 있다. 실시예들에서, 제1 가스 전달 라인(132, 132')은 높은 온도들을 견디기에 적합한 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 라인(190)은 제1 가스 전달 라인(132)의 일부이고 선형 분배 파이프이며, 실린더 형상을 갖는 파이프를 포함하는 파이프로서 이해될 수 있고, 여기서 실린더는 원형 바닥 형상 또는 임의의 다른 적절한 바닥 형상을 가질 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에서, 프로세스 재료, 캐리어 가스 또는 퍼지 가스가 전달 라인(190)을 통해 흐를 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 센서(185)(예컨대, 수정 진동자 미세 저울)는 실시예들에서, 선택적으로 전달 라인들(190)에 연결될 수 있고, 증발된 전구체와 같은 프로세스 재료의 유량 또는 그 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서, 제1 가스 전달 라인들(132, 132') 및 전달 라인(190, 190')의 일부는 진공 하에 있으며 임의의 승화 프로세스 재료와는 별도로 가스를 함유하지 않는다.
[0049] 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템들(150, 150')은 다수의 가스 소스들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 퍼지 가스들 등과 같은 서로 다른 가스들이 제1 가스 전달 라인(132, 132')을 통해 가스 전달 시스템들(150, 150')에 공급될 수 있다. 제1 가스 전달 라인(132, 132')은 각각의 라인에서 가스의 흐름을 모니터링하고 조절 또는 차단하기 위한 질량 흐름 제어기들 또는 다른 타입들의 제어기들 및 제2 밸브(197, 197')와 같은 하나 이상의 차단 밸브들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 가스 전달 시스템들(150, 150')은 진공 하에 있고 가스 또는 증기 형태로 승화된 프로세스 재료들 이외의 가스들은 없다.
[0050] 다른 실시예에서, 가스 전달 시스템들(150, 150') 및 가열 시스템(142, 142')은, 가스 또는 증기 형태의 프로세스 재료가 프로세스 볼륨(171)과 같은 증착 프로세스 볼륨에 공급되어 예를 들어, 기판들(116) 상에 Ⅲ-Ⅴ 막들과 같은 층들을 응축 및 형성할 수 있도록 구성될 수 있다.
[0051] 실시예들에서, 가스 전달 시스템들(150, 150')은 승화기(146, 146')와 (도 2에 도시되지 않은) 샤워 헤드 어셈블리(112) 사이의 접합부에서 제1 가스 전달 라인(132, 132')에 연결된 도관(200, 200')과 같은 하나 이상의 도관들을 더 포함할 수 있다. 실시예들에서, 도관 접합부는 승화기(146, 146')와 증착 챔버(110) 사이에 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 재료의 흐름을 조정하고 제1 가스 전달 라인(132, 132') 및 증착 챔버(110)의 압력을 조정하도록 밸브(220, 220')와 같은 배기 밸브가 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 밸브(220, 220')는 밸브(220)가 열릴 때(예컨대, 개방 포지션에 있을 때) 증착 챔버(110)에서 유기 전구체와 같은 프로세스 재료의 증착이 중단되도록 시스템 내에 배치된다. 실시예들에서, 밸브(220)는 밸브(220)가 닫힐 때(예컨대, 폐쇄 포지션에 있을 때) 증착 챔버(110)에서 유기 전구체와 같은 프로세스 재료의 증착이 시작 또는 계속되도록 시스템 내에 배치된다. 실시예들에서, 밸브(220, 220')와 같은 적절한 배기 밸브는 높은 온도들, 이를테면 400℃ 초과 또는 400℃ 내지 1500℃에서 작동하도록 구성되어 작동할 수 있는 하나 이상의 밸브들을 포함한다. 실시예들에서, 프로세스 볼륨(171) 압력은 배기 가스들이 가스 전달 시스템들(150, 150')로부터 유출되는 속도를 제어하는 밸브(220, 220')를 작동시킴으로써 제어될 수 있다.
[0052] 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템(150) 및 그 부분들, 이를테면 제1 가스 전달 라인(132) 및 제2 밸브(197)는 그 안에 함유된 프로세스 재료의 온도 이상인 온도를 가져야 한다. 예를 들어, 프로세스 재료의 증발 또는 승화 온도에 따라, 가스 전달 시스템(150)의 온도는 가스 전달 시스템 내의 응축을 방지 또는 최소화하도록 프로세스 재료의 온도 이상이어야 한다. 또한, 가스 전달 시스템(150) 및 그 컴포넌트들은 300℃ 초과, 400℃ 초과, 500℃ 초과 및 그 이상과 같은 고온 동작에 적합한 재료로 만들어져야 한다.
[0053] 실시예들에서, 가스 전달 시스템(150, 150')은 진공 조건들 하에 있는 동안, 시스템에서 압력을 변경하고 프로세스 재료의 이동을 가능하게 하도록 제2 밸브(197, 197') 및 밸브(220, 220')를 미리 결정된 포지션들에 설정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 제2 밸브(197)를 여는 것은 가열 시스템(142, 142')으로부터의 프로세스 재료가 증착 챔버(110) 쪽으로 흐를 수 있게 한다. 제2 밸브(197)가 열리고 밸브(220)가 열리면, 프로세스 재료는 화살표(222) 방향으로 증착 챔버(110)로부터 멀리 안내된다. 제2 밸브(197)가 열리고 밸브(220)가 닫히면, 프로세스 재료는 최소 저항 또는 더 낮은 압력의 경로를 따라 화살표(223) 방향으로 증착 챔버(110) 내로 안내된다. 동작 중에, 챔버 내의 받침대 상에 기판이 배치되면, 프로세스 재료의 흐름을 증착 챔버(110) 내로 방향 전환하기 위해 밸브(220)가 닫힌다. 일부 실시예들에서, 그리고 프로세스 재료를 보존하기 위해, 밸브(220)는 개방될 수 있고 제2 밸브(197)는 소스로부터의 흐름을 제한하도록 감속(throttle down)하여 프로세스 재료들을 절약할 수 있다. 다음 증착 사이클의 시작에서, 증착을 재개하기 위해 제2 밸브(197)가 열린다.
[0054] 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템(150)은 온도에 의해 조정될 수 있는 증착률을 제어하기 위해 QCM 또는 유사한 디바이스를 포함한다. 가스 전달 시스템(150)의 전달 라인(190)에 인접하고 그와 연통하게 센서(185)(예컨대, 수정 진동자 미세 저울)가 배치될 수 있다. 온도 모니터링 디바이스는 또한 앰플(166)에 대한 열 인가를 위해 램프 제어기와 같은 제4 온도 제어기(175)에 시그널링하기에 적합할 수 있다.
[0055] 실시예들에서는, 하나 이상의 유기 전구체들과 같은 프로세스 재료가 제2 샤워 헤드 컴포넌트(121)로부터 증착 챔버(110) 내의 기판(116)으로 전달된다. 이제 도 3을 참조하면, 본 개시내용에 따른 샤워 헤드 어셈블리(300)의 개략적인 측면도가 도시된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300)는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)를 포함한다. 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)는 유입구(320), 복수의 유출구들(325), 바늘(328) 및 슬리브(329)를 포함한다. 필라(pillar)(330)가 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318) 상에 배치된다. 제2 유입구(333) 및 복수의 유출구들(335)을 포함하는 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)가 또한 도시된다. 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)와 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321) 사이에 절연 층(340)이 제공된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300)는 샤워 헤드 어셈블리(300)를 통과하지만 별도의 소스들에서 오는 프로세스 재료들을 열적으로 격리하도록 구성된다.
[0056] 이제 도 4를 참조하면, 도 3의 샤워 헤드 어셈블리(300)의 일부의 개략적인 측면도가 단면으로 도시된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300)는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)를 포함한다. 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)는 복수의 상부 노즐 튜브들(360) 및 복수의 상부 노즐 피드 스루 튜브들(365)을 포함한다. 복수의 노즐들(350)이 도시된다. 노즐들(350)은 상부 노즐 튜브들(360) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)에 연결되고 그와 유체 연통하는 것으로 도시된다. 일반적으로, 복수의 노즐들(350)은 기판(116)(도 1)에 인접하게 포지셔닝하기 위해 샤워 헤드 어셈블리(300)의 일측에 포지셔닝된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300)는 샤워 헤드 어셈블리(300)를 통과하지만 별도의 소스들에서 오는 프로세스 재료들을 열적으로 격리하도록 구성된다.
[0057] 일부 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300)는 하나 이상의 프로세스 재료들의 흐름을 기판(116)(도 1)의 제1 면 쪽으로 안내한다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 재료는 앞서 설명한 유기 전구체들과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)는 가스 전달 시스템(150)과 같은 제1 가스 전달 시스템에 연결되고 그와 유체 연통할 수 있고, 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)는 예컨대, 150'으로 도시된 제2 가스 전달 시스템에 연결되고 그와 유체 연통할 수 있다. 실시예들에서, 제1 가스 전달 시스템과 제2 가스 전달 시스템은 하나 이상의 서로 다른 처리 재료들을 함유할 수 있으며, 이러한 재료들은 프로세스 요구들에 따라 서로 다른 온도들 및 압력들에서 개개의 샤워 헤드 컴포넌트들로 전달될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)는 제1 처리 재료 전달을 위한 제1 세트의 노즐들(350)을 가질 수 있고, 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)는 제2 처리 재료 전달을 위한 제2 세트의 노즐들(350)을 가질 수 있다. 실시예들에서, 노즐들(350)은 10 내지 20밀리미터 크기의 피치를 갖는다. 실시예들에서, 노즐들은 0.5 내지 2, 또는 약 1밀리미터 크기의 개구를 갖는다. 일부 실시예들에서, 제1 처리 재료는 제2 처리 재료와 동일한 전구체를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 처리 재료는 제2 처리 재료와는 다른 전구체를 포함한다.
[0058] 일부 실시예들에서, 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318) 및 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)를 통하는 프로세스 재료의 유량은 약 300SLM 내지 약 500SLM이다. 일부 실시예들에서, (도 1에 도시된 제1 가열 엘리먼트(125) 및 제2 가열 엘리먼트(127)와 같은) 하나 이상의 가열 엘리먼트들이 샤워 헤드 어셈블리(300)에 결합되어 샤워 헤드 어셈블리(300)를 프로세스 재료의 증발 또는 승화 온도 이상의 온도로 가열한다. 일부 실시예들에서, 히터(227)는, 샤워 헤드 어셈블리(300) 주위를 감싸거나 샤워 헤드 어셈블리(300)에 내장된 전기 코일일 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤워 헤드(228)는 프로세스 재료의 증발 또는 승화 온도 이상의 온도로 가열된다. 일부 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리는, 샤워 헤드 온도 제어 및 2개 이상의 프로세스 재료들 간의 격리를 제공하기 위해 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)와 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)가 서로 다른 온도들에 있도록 가열된다. 일부 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리는 제1 샤워 헤드 컴포넌트(318)가 약 550℃에서 동작할 수 있고 제2 샤워 헤드 컴포넌트(321)가 약 270℃의 온도에서 동작할 수 있도록 가열된다. 실시예들에서, 샤워 헤드 어셈블리(300) 설계는 기판에 걸쳐 균일한 증착을 가능하게 한다.
[0059] 이제 도 5를 참조하면, 본 개시내용의 시스템에 사용하기에 적합한 다른 가열 장치(500)가 도시된다. 앰플(560), 및 앰플(560) 내의 프로세스 재료(565)에 제어된 구역 가열을 제공하기 위한 다수의 가열 구역들(T1, T2)을 포함하는 승화기(501)가 도시된다. 실시예들에서, 승화기(501)는 예를 들어, 능동 가열 등에 의해 온도 제어되어 승화기(501)의 열 제어 및/또는 그 안의 유기 전구체들과 같은 프로세스 재료(565)에 대한 제어를 추가로 도울 수 있다. 예를 들어, 520, 521, 522, 523, 524, 525 또는 526과 같은 하나 이상의 히터들은 승화기에 열 균일성을 제공하기 위한 다중 구역 가열 장치의 일부일 수 있다. 실시예들에서, 승화기(501)는 복수의 가열 구역들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 가열 구역은 복수의 히터들을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 히터들(520, 521, 522 또는 523)은 제1 가열 구역(T1)일 수 있고, 524, 525 또는 526과 같은 하나 이상의 다른 히터들은 제2 가열 구역(T2)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 520, 521, 522 또는 523과 같은 하나 이상의 히터들은 앰플(560) 가까이에 배치된 하나 이상의 복사 히터들, 또는 가열 재킷의 형태로 앰플(560)을 둘러싸는 히터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 520, 521, 522, 523, 524, 525 또는 526과 같은 하나 이상의 히터들은 히터에서 앰플(560)로 열을 전달하기에 적합한 임의의 재료로 제작될 수 있다. 실시예들에서, 가열 구역(T1)은 앰플(560) 및 그 내용물들을 250℃ 내지 350℃ 크기의 제1 온도로 가열하기에 적합하다. 실시예들에서, 제2 가열 구역(T2)은 앰플(560) 및 그 내용물들을 350℃ 내지 550℃ 크기의 제2 온도로 가열하기에 적합하다. 실시예들에서, 승화 또는 증발된 프로세스 재료는 도관(570)을 통해 승화기(501)를 빠져나갈 수 있다. 실시예들에서, 가열 장치(500)는 제1 열원 및 제2 열원을 포함하며, 여기서 제1 열원은 앰플에 인접한 520, 521, 522 또는 523과 같은 복사 열원이고 524, 525 또는 526 중 하나 이상과 같은 제2 열원은 개구(581)에 인접한다. 실시예들에서, 개구(581)에 인접한 524, 525 또는 526 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 제2 열원들은 프로세스 재료가 앰플(560)에 존재할 때 프로세스 재료를 가열하기 위해 하나 이상의 열 램프들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 앰플(560)은 충전 라인(580)까지 채워진 프로세스 재료를 포함한다. 실시예들에서, 제2 열원들은 충전 라인(580) 위에 그리고/또는 그에 인접하게 위치된다. 실시예들에서, 개구(581)는 전달 라인과 유체 연통하고 연결된다. 실시예들에서, 개구(581)는 가열 장치(500) 내에서 충전 라인(580) 위에 배치된다.
[0060] 실시예들에서, 하나 이상의 제어기들은 증착 시스템(100) 및 지지 시스템들에 직접(도시되지 않음) 또는 대안으로, 프로세스 챔버 및/또는 지지 시스템들과 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 통해 결합될 수 있다. 실시예들에서, 제어기는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 쉽게 입수할 수 있는 메모리, 이를테면 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격인 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상을 포함하는 CPU의 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 메모리가 포함될 수 있다. 실시예들에서, 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 지원 회로들이 CPU에 결합된다. 이러한 회로들은 캐시, 전원 공급 장치들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 서브시스템들 등을 포함한다.
[0061] 일부 실시예들에서, 본 개시내용은 실행될 때, 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법을 야기하는 명령들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것으로, 이 방법은: 하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계; 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계 ― 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결됨 ―; 및 하나 이상의 승화기들로부터 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함한다.
[0062] 일부 실시예들에서, 본 개시내용은 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는: 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며, 여기서 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접하며, 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고, 하나 이상의 도관들은 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며, 개방 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고, 폐쇄 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버 내로 프로세스 재료의 흐름을 안내한다. 일부 실시예들에서, 제2 열원은 개구 위에 있으며 그에 인접한다. 일부 실시예들에서, 제2 열원은 하나 이상의 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 열원은 프로세스 재료가 앰플에 존재할 때 프로세스 재료를 제1 온도로 가열하도록 구성되고, 제2 열원은 프로세스 재료를 제1 온도보다 더 높은 제2 온도로 가열하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 증착 챔버는 증착 챔버의 하류에 배기 경로를 포함한다. 일부 실시예들에서, 배기 경로는 제1 배기 유동 경로 및 제2 배기 유동 경로로 분할된다. 일부 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로는 압력 밸브를 포함하고, 제2 배기 유동 경로는 스로틀 밸브를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 도관들은 스로틀 밸브 하류의 제1 접합부에서 제2 배기 유동 경로로 흐른다. 일부 실시예들에서, 제1 펌프는 제1 접합부의 하류에 있다. 일부 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로와 제2 배기 유동 경로는 압력 밸브 및 제1 펌프의 하류에 있는 제2 접합부에서 합쳐진다. 실시예들에서, 제2 펌프는 제2 접합부의 하류에 있다. 실시예들에서, 제1 열원은 복사 열원을 포함하고 제2 열원은 IR(infrared) 방사 열원을 포함하며, 여기서 복사 열원과 IR(infrared) 방사 열원은 서로 다른 가열 구역들에 있다. 일부 실시예들에서, IR(infrared) 방사 열원은 센서에 연결된다. 실시예들에서, 하나 이상의 전달 라인들은 하나 이상의 도관들과 하나 이상의 승화기들 사이에 포지셔닝된 제2 밸브를 더 포함한다. 실시예들에서, 하나 이상의 밸브들은 증착 챔버의 프로세스 볼륨 압력을 제어한다.
[0063] 이제 도 6을 참조하면, 본 개시내용에 따른 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법(600)이 도시된다. 602에서, 프로세스 시퀀스는 하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계를 포함하며, 여기서 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 제1 열원은 앰플에 인접한 복사 열원이고 제2 열원은 개구에 인접한다. 604에서, 방법(600)의 프로세스 시퀀스는 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계를 포함하며; 여기서 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결된다. 606에서, 방법(600)의 프로세스 시퀀스는 하나 이상의 승화기들로부터 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 이 방법은 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하도록 하나 이상의 밸브들을 개방 포지션에 설정하는 단계를 포함하며, 여기서 하나 이상의 밸브들을 폐쇄 포지션에 설정하는 것은 프로세스 재료의 흐름을 증착 챔버 내로 안내한다. 실시예들에서, 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계는, 하나 이상의 전달 라인들을 통해 흐르는 하나 이상의 증기 전구체들의 온도를 유지하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계는, 제1 증기 전구체가 제1 전달 라인을 통해 흐를 때 제1 증기 전구체의 온도를 제1 온도로 유지하는 단계, 및 제1 증기 전구체가 제2 전달 라인을 통해 흐를 때 제2 증기 전구체의 온도를 제2 온도로 유지하는 단계를 포함한다.
[0064] 일 실시예에서, 본 개시내용은 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는: 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며, 여기서 하나 이상의 전달 라인들은 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고, 하나 이상의 도관들은 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며, 개방 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고, 폐쇄 포지션에 있는 하나 이상의 밸브들은 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 증착 챔버 내로 프로세스 재료의 흐름을 안내한다. 실시예들에서, 이 장치는 증착 챔버의 하류에 배기 경로를 더 포함한다. 실시예들에서, 배기 경로는 제1 배기 유동 경로 및 제2 배기 유동 경로로 분할된다. 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로는 압력 밸브를 포함하고, 제2 배기 유동 경로는 스로틀 밸브를 포함한다. 실시예들에서, 하나 이상의 도관들은 스로틀 밸브 하류의 제1 접합부에서 제2 배기 유동 경로로 흐른다. 실시예들에서, 제1 펌프는 제1 포지션의 하류에 있다. 실시예들에서, 제1 배기 유동 경로와 제2 배기 유동 경로는 압력 밸브 및 제1 펌프의 하류에 있는 제2 접합부에서 합쳐진다. 일부 실시예들에서, 제2 펌프는 제2 접합부의 하류에 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 승화기들은 각각 2개 이상의 열원들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 열원들은 복사 열원 및 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원을 포함하고, 여기서 복사 열원과 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원은 서로 다른 가열 구역들에 있다. 일부 실시예들에서, IR(infrared) 방사 열원은 센서에 연결된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 전달 라인들은 하나 이상의 도관들과 하나 이상의 승화기들 사이에 포지셔닝된 제2 밸브를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 밸브들은 적어도 400℃의 온도에서 사용하기에 적합하다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 밸브들은 증착 챔버의 프로세스 볼륨 압력을 제어한다.
[0065] 전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 전달 라인들을 통해 하나 이상의 승화기들과 유체 연통하는 증착 챔버를 포함하며,
    상기 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 상기 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플(ampoule), 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고,
    상기 제1 열원은 상기 앰플에 인접한 복사 열원이고 상기 제2 열원은 상기 개구에 인접하며,
    상기 하나 이상의 전달 라인들은 상기 증착 챔버와 상기 하나 이상의 승화기들 사이에 하나 이상의 도관들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 도관들은 상기 하나 이상의 도관들을 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 밸브들을 포함하며,
    개방 포지션에 있는 상기 하나 이상의 밸브들은 상기 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 상기 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고,
    폐쇄 포지션에 있는 상기 하나 이상의 밸브들은 상기 하나 이상의 전달 라인들에 프로세스 재료가 존재할 때 상기 증착 챔버 내로 상기 프로세스 재료의 흐름을 안내(direct)하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 열원은 상기 개구 위에 있으며 상기 개구에 인접하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제2 열원은 하나 이상의 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원들을 포함하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열원은 프로세스 재료가 상기 앰플에 존재할 때 상기 프로세스 재료를 제1 온도로 가열하도록 구성되고, 상기 제2 열원은 상기 프로세스 재료를 상기 제1 온도보다 더 높은 제2 온도로 가열하도록 구성되는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 챔버는 상기 증착 챔버의 하류에 배기 경로를 포함하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 배기 경로는 제1 배기 유동 경로 및 제2 배기 유동 경로로 분할되는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 배기 유동 경로는 압력 밸브를 포함하고, 상기 제2 배기 유동 경로는 스로틀 밸브를 포함하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도관들은 상기 스로틀 밸브 하류의 제1 접합부에서 상기 제2 배기 유동 경로에 연결되는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 접합부의 하류에 제1 펌프가 있는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 배기 유동 경로와 상기 제2 배기 유동 경로는 상기 압력 밸브 및 상기 제1 펌프의 하류에 있는 제2 접합부에서 합쳐지는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 접합부의 하류에 제2 펌프가 있는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열원은 복사 열원을 포함하고 상기 제2 열원은 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원을 포함하며,
    상기 복사 열원과 IR(infrared) 또는 광대역 방사 열원은 서로 다른 가열 구역들에 있는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 장치.
  13. 하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계 ― 상기 하나 이상의 승화기들 각각은, 개구를 통해 하나 이상의 전달 라인들과 유체 연통하는 앰플, 및 적어도 제1 열원 및 제2 열원을 포함하고, 상기 제1 열원은 상기 앰플에 인접한 복사 열원이고 상기 제2 열원은 상기 개구에 인접함 ―;
    증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 상기 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계 ― 상기 하나 이상의 전달 라인들은 상기 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결됨 ―; 및
    상기 하나 이상의 승화기들로부터 상기 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 상기 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    하나 이상의 밸브들을 개방 포지션에 설정하는 것은 상기 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 방지하고,
    하나 이상의 밸브들을 폐쇄 포지션에 설정하는 것은 상기 프로세스 재료의 흐름을 상기 증착 챔버 내로 안내하는,
    증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법.
  15. 실행될 때, 증착 챔버로의 프로세스 재료의 흐름을 제어하기 위한 방법을 야기하는 명령들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 방법은,
    하나 이상의 증기 전구체들을 형성하도록 하나 이상의 승화기들에서 하나 이상의 전구체 재료들을 승화시키는 단계;
    증착 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 전달 라인들을 통해 상기 하나 이상의 증기 전구체들을 유동시키는 단계 ― 상기 하나 이상의 전달 라인들은 상기 증착 챔버와 하나 이상의 승화기들 사이의 접합부에서 하나 이상의 도관들에 연결됨 ―; 및
    상기 하나 이상의 승화기들로부터 상기 증착 챔버로의 전구체 재료의 흐름을 제어하도록 상기 하나 이상의 도관들에 하나 이상의 밸브들을 설치하는 단계를 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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